第7章 数字载波调制
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高频电路原理和分析课件第7章_频率调制和解调
第7章 角度调制与解调
第7章 角度调制与解调
7.1 角度调制信号分析 7.2 调频器与调频方法 7.3 调频电路 7.4 鉴频器与鉴频方法 7.5 鉴频电路 7.6 调频收发信机及附属电路 7.7 调频多重广播
第7章 角度调制与解调
概述
在无线通信中，频率调制和相位调制是又一类重要的 调制方式。
1、频率调制又称调频(FM)——模拟信号调制，它是使 高频振荡信号的频率按调制信号的规律变化(瞬时频率变化 的大小与调制信号成线性关系)，而振幅保持恒定的一种调 制方式。调频信号的解调称为鉴频或频率检波。
些边频对称地分布在载频两边，其幅度取决于调制指数mf ；
(2) 由于mf=Δ ωm/Ω=Δ fm/F，且Δ ωm=kfUΩ，因此调制指 数mf既取决于最大频偏，又取决于调制信号频率F。 (3) 由于相邻两根谱线的间隔为调制信号频率，因此调制信 号频率越大，谱线间隔越大，在相同的调制指数mf时，最 大频偏也越大。
（7-3）
第7章 角度调制与解调
式中， m
m f 为调频指数。FM波的表示式为
u F M ( t ) U C c o s (c t m fs i n t ) R e [ U C e j e t e j m fs i n t ]
(7-4)
图7-1画出了频率调制过程中调制信号、调频信号及 相应的瞬时频率和瞬时相位波形。
J
2 n
(mf
)
1
n
PFM
1 2RL
Uc2
Pc
（7-14） （7-15）
第7章 角度调制与解调
(7-15)式说明，调频波的平均功率与未调载波的平均 功率相等。当调制指数mf由零增加时，已调制的载波功 率下降，而分散给其他边频分量。这就是说，调频的过 程就是进行功率的重新分配，而总功率不变，即调频器 可以看作是一个功率分配器。
第7章 角度调制与解调
7.1 角度调制信号分析 7.2 调频器与调频方法 7.3 调频电路 7.4 鉴频器与鉴频方法 7.5 鉴频电路 7.6 调频收发信机及附属电路 7.7 调频多重广播
第7章 角度调制与解调
概述
在无线通信中，频率调制和相位调制是又一类重要的 调制方式。
1、频率调制又称调频(FM)——模拟信号调制，它是使 高频振荡信号的频率按调制信号的规律变化(瞬时频率变化 的大小与调制信号成线性关系)，而振幅保持恒定的一种调 制方式。调频信号的解调称为鉴频或频率检波。
些边频对称地分布在载频两边，其幅度取决于调制指数mf ；
(2) 由于mf=Δ ωm/Ω=Δ fm/F，且Δ ωm=kfUΩ，因此调制指 数mf既取决于最大频偏，又取决于调制信号频率F。 (3) 由于相邻两根谱线的间隔为调制信号频率，因此调制信 号频率越大，谱线间隔越大，在相同的调制指数mf时，最 大频偏也越大。
（7-3）
第7章 角度调制与解调
式中， m
m f 为调频指数。FM波的表示式为
u F M ( t ) U C c o s (c t m fs i n t ) R e [ U C e j e t e j m fs i n t ]
(7-4)
图7-1画出了频率调制过程中调制信号、调频信号及 相应的瞬时频率和瞬时相位波形。
J
2 n
(mf
)
1
n
PFM
1 2RL
Uc2
Pc
（7-14） （7-15）
第7章 角度调制与解调
(7-15)式说明，调频波的平均功率与未调载波的平均 功率相等。当调制指数mf由零增加时，已调制的载波功 率下降，而分散给其他边频分量。这就是说，调频的过 程就是进行功率的重新分配，而总功率不变，即调频器 可以看作是一个功率分配器。
信道编码-数字信号的载波调制解析PPT课件
第14课 信 道 编 码
数字信号的载波调制 与DVB标准
2020年9月28日
1
14.1 概述
• 14.1.1 基带信号传输 • 模拟电视连续的电信号数字化后，变成了
完全由“0”、“1”组成的脉冲串传输流。直 接把数字串在网络上传送，叫做基带传输。
• 未经某种处理的数字信号称为基带信号。 它要占用从0 开始的无限带宽。
2020年9月28日
2
• 14.1.2 传输平台的特点（以HFC网络为例）
• 现在的HFC网络对模拟电视信号是采用 AM-VSB（残留边带调幅）频分复用方式传 输的。每套电视节目的基带视音频模拟信 号先调制到一个指定频道的高频率载波上 （采用残留边带调幅方式），每一套节目， 占用不同频率的载频，混合送到HFC网络 上传输。节目是以频率不同而区分的，这 就是频分复用。每套节目占用的频带宽度 都是8Mhz。
A2
• Z－8 224.25 230.75 227 223.0～231.0 Z－9 232.25 236.75 235 231.0～239.0 Z－10 240.25 246.75 243 239.0～247.0 Z－11 248.25 254.75 251 247.0～255.0 Z－12 256.25 262.75 259 255.0～263.0
2020年9月28日
6
• 14.1.3 数字化后的基带信号调制
• 数字化后的基带，不符合传输体制，没 有办法让数字电视信号以基带的形式上网 与现有的模拟电视信号兼容传输。为了使 数字基带信号适应HFC 网络的要求，与模 拟的频带信号在传输网 中兼容传输，就需 要对数字基带信号做适当处理，我们称这 种做法叫信道编码。就是说，信道编码， 是使数字基带信号适配进传输网络的过程。
数字信号的载波调制 与DVB标准
2020年9月28日
1
14.1 概述
• 14.1.1 基带信号传输 • 模拟电视连续的电信号数字化后，变成了
完全由“0”、“1”组成的脉冲串传输流。直 接把数字串在网络上传送，叫做基带传输。
• 未经某种处理的数字信号称为基带信号。 它要占用从0 开始的无限带宽。
2020年9月28日
2
• 14.1.2 传输平台的特点（以HFC网络为例）
• 现在的HFC网络对模拟电视信号是采用 AM-VSB（残留边带调幅）频分复用方式传 输的。每套电视节目的基带视音频模拟信 号先调制到一个指定频道的高频率载波上 （采用残留边带调幅方式），每一套节目， 占用不同频率的载频，混合送到HFC网络 上传输。节目是以频率不同而区分的，这 就是频分复用。每套节目占用的频带宽度 都是8Mhz。
A2
• Z－8 224.25 230.75 227 223.0～231.0 Z－9 232.25 236.75 235 231.0～239.0 Z－10 240.25 246.75 243 239.0～247.0 Z－11 248.25 254.75 251 247.0～255.0 Z－12 256.25 262.75 259 255.0～263.0
2020年9月28日
6
• 14.1.3 数字化后的基带信号调制
• 数字化后的基带，不符合传输体制，没 有办法让数字电视信号以基带的形式上网 与现有的模拟电视信号兼容传输。为了使 数字基带信号适应HFC 网络的要求，与模 拟的频带信号在传输网 中兼容传输，就需 要对数字基带信号做适当处理，我们称这 种做法叫信道编码。就是说，信道编码， 是使数字基带信号适配进传输网络的过程。
通信原理第7章(樊昌信第七版)
整理知识 梳理关系 剖析难点 强化重点
归纳结论 引导主线 解惑疑点 点击考点
曹丽娜
樊昌信
编著
国防工业出版社
谢谢！
3 QPSK 解调
原理：分解为两路2PSK信号的相干解调。
x 带通 输入 滤波器 低通 x1 (t ) 滤波器 位定时 低通 滤波器 抽样 判决 抽样 判决
a
并/串 变换 输出
y (t ) cos c t
sin c t
x 载波 恢复
x2 (t )
b
存在问题：存在900的相位模糊（0, 90, 180, 270） 解决方案：采用四相相对相位调制，即QDPSK。
QPSK 特点：
01
Q 11
相位跳变：0°,± 90°,± 180° 跳变周期 2Tb 带宽 B=Rb
0
I
误码性能与BPSK相同
00
10
最大相位跳变：180°
发生在0011或0110交替时，
即双比特ab同时跳变时，信号点沿对角线移动。
21
QPSK 缺点：
最大相位跳变180°，使限带的QPSK信号包络起
744多进制差分相移键控mdpsk1基本原理?qdpsk与qpsk的关系如同2dpsk与2psk关系?4dpsk也称qdpsk?qdpsk的矢量图与qpsk的矢量图相似只是参考相位是前一码元的载波相位n??双比特码元ab载波相位naba方式b方式0?111110?10?10?1111109018027022531545135参考相位a?矢量图aba前一码元载波相位t?波形t参考相位atc?cos?也有法正交调相法和相位选择法?仅需在qpsk调制器基础上增添差分编码码变换2qdpsk调制tc?sin2??差分编码将绝对码ab
第七章-数字信号的载波传输
v1
抽样
s(t)
判决器
v2
定时脉冲
发送“1”符号
y1 (t) [a n1c (t)]cos1t n1s (t) sin 1t
[a n1c (t)]2 n12s (t) cos[1t 1 (t)] v1(t) cos[1t 1(t)]
y2 (t) n2c (t) cos 2t n2s (t)sin 2t
r
A2
/(
2
2 n
)
表示信噪比。
16
2. 相干解调时2ASK系统的误码率
其接收带通滤波器BPF的输出为：
y(t
)
A
cos
nc (t)
ct nc (t)
cos ct
cos ct ns (t) ns (t) sin ct，
sin
c
t，发“1” 发“0”
取本地载波，则乘法器输出，在抽样判
决器输入端得到：
1 0 01 0 01 1 1 01 0
bn2
01 1 01 1 0 0 01 01
bn
1 01 1 01 0 01 1 1
43
关于做好2011年大中 专院校毕业生初次专 业技术资格考核认定 工作的通知
图7.4.6 2DPSK相干解调器及各点波形
1 erfc 2
r 2
32
同理可得，发送“0”符
号而错判为“1”符号的概率
为
P(1/
0)
P( x1
x2 )
1 2
erfc
r 2
1 2 z
P(z 0)
f (z)
0a
z
图5-15 z的一维概率密度函数
于是可得2FSK信号采用同步检测法解调时系
数字载波调制
正交幅度调制正交幅度调制（QAM，Quadrature Amplitude Modulation）是一种在两个正交载波上进行幅度调制的调制方式。
这两个载波通常是相位差为90度（π/2）的正弦波，因此被称作正交载波。
这种调制方式因此而得名。
同其它调制方式类似，QAM通过载波某些参数的变化传输信息。
在QAM中，数据信号由相互正交的两个载波的幅度变化表示。
模拟信号的相位调制和数字信号的PSK可以被认为是幅度不变、仅有相位变化的特殊的正交幅度调制。
由此，模拟信号频率调制和数字信号FSK也可以被认为是QAM的特例，因为它们本质上就是相位调制。
这里主要讨论数字信号的QAM，虽然模拟信号QAM也有很多应用，例如NTSC和PAL制式的电视系统就利用正交的载波传输不同的颜色分量。
类似于其他数字调制方式，QAM发射信号集可以用星座图方便地表示。
星座图上每一个星座点对应发射信号集中的一个信号。
设正交幅度调制的发射信号集大小为N，称之为N-QAM。
星座点经常采用水平和垂直方向等间距的正方网格配置，当然也有其他的配置方式。
数字通信中数据常采用二进制表示，这种情况下星座点的个数一般是2的幂。
常见的QAM形式有16-QAM、64-QAM、256-QAM等。
星座点数越多，每个符号能传输的信息量就越大。
但是，如果在星座图的平均能量保持不变的情况下增加星座点，会使星座点之间的距离变小，进而导致误码率上升。
因此高阶星座图的可靠性比低阶要差。
当对数据传输速率的要求高过8-PSK能提供的上限时，一般采用QAM的调制方式。
因为QAM的星座点比PSK的星座点更分散，星座点之间的距离因之更大，所以能提供更好的传输性能。
但是QAM星座点的幅度不是完全相同的，所以它的解调器需要能同时正确检测相位和幅度，不像PSK解调只需要检测相位，这增加了QAM解调器的复杂性。
数字通信中经常用错误率（包括误符号率和误比特率）与信噪比的关系衡量调制和解调方式的性能。
第7章数字调制与解调
4
2 4
2
1）当信噪比v固定（高信噪比）
时，最小系统误码率对应最佳
归一化门限值
b
a
v 0，
面积和最小。 2 2
2）当归一化门限值 b 0 固定时， 系统误码率 Pe 随信噪比v变化。
P e1 2er(fv)c21 vev
2DPSK系统性能
1）相位比较法
假定在第n个码元时间内发送的是“1”，而第n-1个码元也为“1”。
Pe P(1)Pe1 P(0)Pe0
1[1erf (ba)]1[1erf ( b )]
4
2 4
2
1[1erf (ab)]1[1erf ( b )]
4
2 4
2
P e1 2er(f2vc)
1
v
e4
v
a2 v 2
2
12•a2
7.2.3 多进制振幅调制
可看成时间上互不相容的M 个不同
0
振幅值的通断键控信号的叠加。
P e 2 P 1 2 P 2 2 P 3 2 P n = 2 1 P e P e 1 2 [ 1 e r f 2 ( v ) ]
码变换出现错码的三种情况
例7.3
采用2DPSK调制方式传送二进制数字信息，已知码元传输
速率RB=2×106 Baud，接收机输入噪声的单边功率谱密度 n0=2×10-10 W/Hz，今要求误码率Pe=10-5，求
7.2.1 二进制移幅键控（2ASK）
◆ 数字基带信号为二进制。 如：传送数字基带信号“1”时，发送载波； 传送数字基带信号“0”时，送0电平。
◆ 开关通断特性，亦称“通断键控”（OOK：On Off Keying）
时域描述
数字基带信号 s(t) ang(tnsT ) ：为二进制基带脉冲序列，
通信原理第6-7章正弦载波数字调制课件
B
2 ASK
=2
f
b
f
b
是数字基带信号的码元速率
6.2.1 二进制数字振幅键控（2ASK） 二进制数字振幅键控（ ） 系统性能（ 中的部分内容） 四、2ASK系统性能（6.3中的部分内容） 系统性能 中的部分内容 计算由于噪声影响所造成的码元错误概率。方法是： 计算由于噪声影响所造成的码元错误概率。方法是： （1）求出用于取样判决的瞬时值的概率密度函数； ）求出用于取样判决的瞬时值的概率密度函数； （2）根据判决门限，求出系统误码率公式。 ）根据判决门限，求出系统误码率公式。 1、相干解调 、 取样判决器输入端的瞬时值为： 取样判决器输入端的瞬时值为：
p = P(0)P(1/ 0) + P(1)P(0 /1)
e
= P ( 0 ) P ( x > b ) + P (1) P ( x ≤ b ) ∞ b = P ( 0 ) ∫b f 0 ( x ) dx + P (1) ∫− ∞ f1 ( x ) dx r 1 = erfc 2 2
第6章 正弦载波数字调制 章
本章主要内容： 本章主要内容： 1、2ASK 、 2、2FSK 、 3、2PSK 、 4、2DPSK 、 5、QPSK、OQPSK 、 、 6、MSK 、 7、QAM 、 这些调制技术的实现方法及性能
6.2.1 二进制数字振幅键控（2ASK） 二进制数字振幅键控（ ）
概念图
6.2.2 二进制数字频率调制
振荡器 f1 控制门 1
基带 信号 输入
S(t) 倒相器 S(t) 相加器
e(t) 输出
振荡器 f2
控制门 2
频率键控法产生2FSK信号的方框图 频率键控法产生2FSK信号的方框图 2FSK
载波调制 直接调制
载波调制直接调制全文共四篇示例，供读者参考第一篇示例：载波调制是一种常见的调制技术，通过将模拟信号调制到载波信号上，实现信号的传输和通信。
在载波调制中，直接调制是一种最简单的调制方式。
直接调制是指将基带信号直接加到载波上，不经过其他处理的调制方式。
直接调制是一种简单且有效的调制方式，因为它不需要额外的调制器或者复杂的电路。
在直接调制中，基带信号直接和载波信号相加，形成调制后的信号，然后通过信道传输到接收端。
直接调制通常用于短距离通信或者低速数据传输，因为在高速传输时可能会出现信号失真或者误码率较高的问题。
载波调制的存在使得信号的传输更加可靠和高效。
通过将基带信号调制到载波上，可以将信号传输的频率范围扩展到更高的频率范围，从而可以实现更高的数据传输速率。
载波调制也可以提高信号的抗干扰性能，使得信号更不容易受到外部干扰的影响。
直接调制的一个主要优点是简单性，因为它不需要额外的复杂电路或者处理器。
这使得直接调制在一些简单的通信系统中被广泛应用，例如无线遥控器、家用电器等。
直接调制也具有低功耗的特点，适合用于一些对功耗要求比较严格的应用场景。
直接调制也有一些局限性。
直接调制的频谱效率较低，因为基带信号直接加到载波上会占用较宽的频谱资源。
直接调制受到信号失真和功耗较高的限制，不适合用于高速数据传输或者长距离通信。
直接调制在抗干扰性能上较弱，容易受到外部干扰的影响。
第二篇示例：载波调制是现代通信领域中非常重要的调制技术之一，它通过将数字信号转换成模拟载波信号来传输数据。
其中，直接调制又是载波调制中的一种重要方式，它具有简单、高效、低成本等优势，被广泛应用于各种通信系统中。
直接调制是一种基于载波频率调制的技术，它将数字信号直接加到载波信号上，不需要额外的调制器。
这种调制方式简单直接，能够高效地传输数据。
直接调制有多种形式，如幅度调制（AM）、频率调制（FM）、相位调制（PM）等。
其中，最常见的是幅度调制和频率调制。
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ASK:Amplitude Shift Keying
振幅键控是正弦载波的幅度随数字基带信号而 变化的数字调制。当数字基带信号为二进制时，则
为二进制振幅键控2ASK。
9
本节内容
二进制振幅键控信号的表示、时间波形
二进制振幅键控信号的调制原理
二进制振幅键控信号的解调 2ASK信号的功率谱密度
10
2ASK是利用代表数字信息“0”或“1”的基带矩形
14
二、二进制振幅键控信号的时间波形
1 s(t ) T TB b 载波信号 t 0 1 1 0
0
1
t
2 ASK信号 t
图 7 .2–1 二进制振幅键控信号时间波型
15
三、二进制振幅键控信号的调制原理
开关电路 e2 AS K(t) cos ct e2 AS K(t)
s(t)
乘法器 cos ct
带数字信号的 最高频率相等。
22
e ASK (t)
cos c t
y(t)
图 7.2 -6
2ASK信号相干解调过程的时间波形
23
五、2ASK信号的功率谱密度 OOK信号 e0 (t) s(t)cos c t s(t)代表信息的随机 单极性矩形脉冲序列
由6.1.2节知：单极性二进制基带信号s(t)的功率谱密度为：
信 道
解调器
基带信号输出
噪声源
图 7.1 – 1 数字调制系统的基本结构
4
1、概念
用数字基带信号去控制载波波形的某个参量， 使这个参量随基带信号的变化而变化。 数字调制利用数字脉冲信号对载波进行开关形 式的控制而实现，故称数字键控。
5
载波的波形是任意的，但大多数的数字调制系 统都选择单频信号（正弦波或余弦波）作为载波， 因为便于产生与接收。 常用的载波信号为 A cos(c t n )，其中为A为载波的 振幅,ω c为载波的角频率, n 为载波的初始相位。
单极性NRZ矩 形脉冲，周期 Ts s(t )
a g (t nT )
n B n
(7.2 - 1)
12
4.2.1 二进制振幅键控（2ASK, OOK）
s(t ) an g (t nTB )
n
其中
0, an 1,
1, g (t ) 0,
发送概率为P 发送概率为 1 P
抽样判决器包括抽样、判决及码元形成器。定时 抽样脉冲（位同步信号）是很窄的脉冲，通常位于 每个码元的中央位置，其重复周期等于码元的宽度。
20
相干解调(同步检测法)。
相干检测就是同步解调，要求接收机产生一个与发送 载波同频同相的本地载波信号，称其为同步载波或相 干载波。
y(t)
e2ASK (t ) 带通 滤波器 相乘器 低通 滤波器 输出 抽样 判决器 定时 脉冲
教学动画
s(t) (b) 数字键控：
(a) 模拟相乘
开关电路受s(t)控制 图 7.2-2 二进制振幅键控信号调制器原理框图
16
四、二进制振幅键控信号的解调
非相干解调(包络检波法) 相干解调(同步检测法)。
17
非相干解调(包络检波法)
包络检波器
e2ASK (t ) a 带通 滤波器 b 全波 整流器 低通 滤波器 c d 抽样 判决器 输出
“1” —> f1 “0” —> f2
可见，FSK是用不同频率的载波来传递数字消息的。
32
本节内容
二进制移频键控信号的表示、时间波形
二进制移频键控信号的调制原理与实现
二进制移频键控信号的解调
2FSK信号的功率谱密度
33
一、2FSK信号的表示
1
(a )2FSK信号
0
1
0
t
（b) s1 t cos 1t
2FSK信号 t
t
g
图 7.2-7 二进制移频键控信号的时间波形
假设二进制基带信号
“1” —> f1
“0” —> f2
则二进制移频键控信号的时域表达式为：
e2FSK (t) y1 (t) y 2 (t) s(t)cos （1t n ) s(t)cos(2 t n )
0 t TB 其它
(7.2 - 2)
(7.2 - 3)
13
则当载波为 c(t) A cos c t 二进制振幅键控信号 可表示为：
e 2ASK (t) an g(t nTB )cos c t
n
(7.2 - 4)
cos c t 传信号“1” s(t)cos c t 传信号“0” 0
些变化，但分布的范围仍然在基带范围内。
2
在实际信道中，大多数信道具有带通传输特性，
数字基带信号不能直接在这种信道中传输，因此，
必须用数字基带信号对载波进行调制，产生已调数
字信号，才能在无线信道、光纤信道等媒质中传输。 类似于模拟调制，有数字振幅调制、数字频率调制 和数字相位调制。
3
调制器
基带信号输入
cos ct
图 7.2 –5 2ASK相干解调器原理框图
21
相干解调 e ASK (t) s(t)cos c t
y(t) e ASK (t) cos ct s(t)cos 2 ct 1 s(t) [cos( ct ct) cos( ct ct)] 2 1 1 s(t) s(t)cos 2c t 2 2 低通滤波器的 1 截止频率与基 低通 s(t) 2
定时 脉冲
图 7 .2–3 ASK非相干解调(包络检波法)原理框图
18
1
1
0
0
Hale Waihona Puke 1000
1
0
1
a
b
c
d
图 7.2 -4
2ASK信号非相干解调过程的时间波形
19
带通滤波器（BPF）恰好使2ASK信号完整地通过， 经包络检测后，输出其包络。
低通滤波器（LPF）的作用是滤除高频杂波，使 基带信号（包络）通过。
7
(2) 根据已调信号频谱结构特点不同，分为：
线性调制(如ASK) 线性调制中已调信号的频谱结构与基带信 号的频谱结构相同，只不过搬移了一个频 率位置，无新的频率成分出现。
非线性调制（如FSK，PSK）
非线性调制已调信号的频谱结构与基带信 号的频谱结构不同，有新的频率成分出现。
8
7.2
7.2.1 二进制振幅键控(2ASK, OOK)
n n
n , n 分别代表第n个信号码元的初始相位。在2ASK
信号中，它们不携带信息，通常可设为零。 因此，二进制频移键控信号的时域表达式可简化为：
e 2FSK (t) a n g(t nTB ) cos 1t an g(t nTB ) cos 2t n n s(t)cos 1 t s(t)cos 2 t
Ps (f ) fB P(1 P) G(f )
2
m
fB (1 P)G(mfB ) (f mfB )
2
其中，波形为矩形波：G(f ) TB Sa ( fTB )
24
显然Ps( f )只在G（0）处有离散谱，且G（0）=TB，
所以有：
Ps (f ) fB P(1 P) G(f ) f B (1 P) G(0) (f )
B 2ASK （Baud / Hz) 2fB 2
29
[习题7-1] 已知某OOK系统的传码率为103B,所 用的载波信号为Acos(4π×103t)。 （1）设传送数字信息为011001，画出相应的 2ASK信号波形。
（2）求2ASK信号的带宽。
30
解：(1)
c 4 103 2fc 4 10 fc 2 10 Hz
2 2
2 2
2
fB P(1 P) G(f ) (1 P)2 (f )
Tb 2 1 Sa (fTb ) (f ) 4 4
1 设P 2
(7.2 - 5)
25
s(t) Ps (f )
离散分量告诉我们信号中 有无特殊频率成份； 连续分量可以看出信号带 宽，第一零点fb。
其中基带信号（NRZ）
s(t) an g(t nTB )
n
(7.2 - 7)
0, an 1,
1, a n g(t nTB ) bn 0,
发送概率为P 发送概率为 1 P
发送概率为P 发送概率为1 P
36
s(t) b n g(t nTB )
6
2、数字调制分类
(1) 根据控制载波波形参量不同，分为： 振幅键控（ASK-Amplitude Shift Keying） 用数字消息控制载波的振幅。
移频键控（FSK -Frequency Shift Keying ）
用数字消息控制载波的频率。 移相键控（PSK -Phase Shift Keying ） 用数字消息控制载波的相位。
27
OOk信号e0(t)的功率谱密度为： G(f)¼后->左移右移
离散谱由载波分量决定
连续谱经传号波形 线性调制后决定
P2ASK ( f ) 0 dB
fc － -2 fb － fb
fc －
fc ＋ fb － fc +2 fb O －
fc -2 fb fc － fb
fc
fc ＋ fb
fc +2 fb
3 3
RB 103 B
2 103 每个码元内有 =2个载波波形 3 10
(2)二进制振幅键控信号的带宽B2ASK是基带信 号波形带宽的两倍
振幅键控是正弦载波的幅度随数字基带信号而 变化的数字调制。当数字基带信号为二进制时，则
为二进制振幅键控2ASK。
9
本节内容
二进制振幅键控信号的表示、时间波形
二进制振幅键控信号的调制原理
二进制振幅键控信号的解调 2ASK信号的功率谱密度
10
2ASK是利用代表数字信息“0”或“1”的基带矩形
14
二、二进制振幅键控信号的时间波形
1 s(t ) T TB b 载波信号 t 0 1 1 0
0
1
t
2 ASK信号 t
图 7 .2–1 二进制振幅键控信号时间波型
15
三、二进制振幅键控信号的调制原理
开关电路 e2 AS K(t) cos ct e2 AS K(t)
s(t)
乘法器 cos ct
带数字信号的 最高频率相等。
22
e ASK (t)
cos c t
y(t)
图 7.2 -6
2ASK信号相干解调过程的时间波形
23
五、2ASK信号的功率谱密度 OOK信号 e0 (t) s(t)cos c t s(t)代表信息的随机 单极性矩形脉冲序列
由6.1.2节知：单极性二进制基带信号s(t)的功率谱密度为：
信 道
解调器
基带信号输出
噪声源
图 7.1 – 1 数字调制系统的基本结构
4
1、概念
用数字基带信号去控制载波波形的某个参量， 使这个参量随基带信号的变化而变化。 数字调制利用数字脉冲信号对载波进行开关形 式的控制而实现，故称数字键控。
5
载波的波形是任意的，但大多数的数字调制系 统都选择单频信号（正弦波或余弦波）作为载波， 因为便于产生与接收。 常用的载波信号为 A cos(c t n )，其中为A为载波的 振幅,ω c为载波的角频率, n 为载波的初始相位。
单极性NRZ矩 形脉冲，周期 Ts s(t )
a g (t nT )
n B n
(7.2 - 1)
12
4.2.1 二进制振幅键控（2ASK, OOK）
s(t ) an g (t nTB )
n
其中
0, an 1,
1, g (t ) 0,
发送概率为P 发送概率为 1 P
抽样判决器包括抽样、判决及码元形成器。定时 抽样脉冲（位同步信号）是很窄的脉冲，通常位于 每个码元的中央位置，其重复周期等于码元的宽度。
20
相干解调(同步检测法)。
相干检测就是同步解调，要求接收机产生一个与发送 载波同频同相的本地载波信号，称其为同步载波或相 干载波。
y(t)
e2ASK (t ) 带通 滤波器 相乘器 低通 滤波器 输出 抽样 判决器 定时 脉冲
教学动画
s(t) (b) 数字键控：
(a) 模拟相乘
开关电路受s(t)控制 图 7.2-2 二进制振幅键控信号调制器原理框图
16
四、二进制振幅键控信号的解调
非相干解调(包络检波法) 相干解调(同步检测法)。
17
非相干解调(包络检波法)
包络检波器
e2ASK (t ) a 带通 滤波器 b 全波 整流器 低通 滤波器 c d 抽样 判决器 输出
“1” —> f1 “0” —> f2
可见，FSK是用不同频率的载波来传递数字消息的。
32
本节内容
二进制移频键控信号的表示、时间波形
二进制移频键控信号的调制原理与实现
二进制移频键控信号的解调
2FSK信号的功率谱密度
33
一、2FSK信号的表示
1
(a )2FSK信号
0
1
0
t
（b) s1 t cos 1t
2FSK信号 t
t
g
图 7.2-7 二进制移频键控信号的时间波形
假设二进制基带信号
“1” —> f1
“0” —> f2
则二进制移频键控信号的时域表达式为：
e2FSK (t) y1 (t) y 2 (t) s(t)cos （1t n ) s(t)cos(2 t n )
0 t TB 其它
(7.2 - 2)
(7.2 - 3)
13
则当载波为 c(t) A cos c t 二进制振幅键控信号 可表示为：
e 2ASK (t) an g(t nTB )cos c t
n
(7.2 - 4)
cos c t 传信号“1” s(t)cos c t 传信号“0” 0
些变化，但分布的范围仍然在基带范围内。
2
在实际信道中，大多数信道具有带通传输特性，
数字基带信号不能直接在这种信道中传输，因此，
必须用数字基带信号对载波进行调制，产生已调数
字信号，才能在无线信道、光纤信道等媒质中传输。 类似于模拟调制，有数字振幅调制、数字频率调制 和数字相位调制。
3
调制器
基带信号输入
cos ct
图 7.2 –5 2ASK相干解调器原理框图
21
相干解调 e ASK (t) s(t)cos c t
y(t) e ASK (t) cos ct s(t)cos 2 ct 1 s(t) [cos( ct ct) cos( ct ct)] 2 1 1 s(t) s(t)cos 2c t 2 2 低通滤波器的 1 截止频率与基 低通 s(t) 2
定时 脉冲
图 7 .2–3 ASK非相干解调(包络检波法)原理框图
18
1
1
0
0
Hale Waihona Puke 1000
1
0
1
a
b
c
d
图 7.2 -4
2ASK信号非相干解调过程的时间波形
19
带通滤波器（BPF）恰好使2ASK信号完整地通过， 经包络检测后，输出其包络。
低通滤波器（LPF）的作用是滤除高频杂波，使 基带信号（包络）通过。
7
(2) 根据已调信号频谱结构特点不同，分为：
线性调制(如ASK) 线性调制中已调信号的频谱结构与基带信 号的频谱结构相同，只不过搬移了一个频 率位置，无新的频率成分出现。
非线性调制（如FSK，PSK）
非线性调制已调信号的频谱结构与基带信 号的频谱结构不同，有新的频率成分出现。
8
7.2
7.2.1 二进制振幅键控(2ASK, OOK)
n n
n , n 分别代表第n个信号码元的初始相位。在2ASK
信号中，它们不携带信息，通常可设为零。 因此，二进制频移键控信号的时域表达式可简化为：
e 2FSK (t) a n g(t nTB ) cos 1t an g(t nTB ) cos 2t n n s(t)cos 1 t s(t)cos 2 t
Ps (f ) fB P(1 P) G(f )
2
m
fB (1 P)G(mfB ) (f mfB )
2
其中，波形为矩形波：G(f ) TB Sa ( fTB )
24
显然Ps( f )只在G（0）处有离散谱，且G（0）=TB，
所以有：
Ps (f ) fB P(1 P) G(f ) f B (1 P) G(0) (f )
B 2ASK （Baud / Hz) 2fB 2
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[习题7-1] 已知某OOK系统的传码率为103B,所 用的载波信号为Acos(4π×103t)。 （1）设传送数字信息为011001，画出相应的 2ASK信号波形。
（2）求2ASK信号的带宽。
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解：(1)
c 4 103 2fc 4 10 fc 2 10 Hz
2 2
2 2
2
fB P(1 P) G(f ) (1 P)2 (f )
Tb 2 1 Sa (fTb ) (f ) 4 4
1 设P 2
(7.2 - 5)
25
s(t) Ps (f )
离散分量告诉我们信号中 有无特殊频率成份； 连续分量可以看出信号带 宽，第一零点fb。
其中基带信号（NRZ）
s(t) an g(t nTB )
n
(7.2 - 7)
0, an 1,
1, a n g(t nTB ) bn 0,
发送概率为P 发送概率为 1 P
发送概率为P 发送概率为1 P
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s(t) b n g(t nTB )
6
2、数字调制分类
(1) 根据控制载波波形参量不同，分为： 振幅键控（ASK-Amplitude Shift Keying） 用数字消息控制载波的振幅。
移频键控（FSK -Frequency Shift Keying ）
用数字消息控制载波的频率。 移相键控（PSK -Phase Shift Keying ） 用数字消息控制载波的相位。
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OOk信号e0(t)的功率谱密度为： G(f)¼后->左移右移
离散谱由载波分量决定
连续谱经传号波形 线性调制后决定
P2ASK ( f ) 0 dB
fc － -2 fb － fb
fc －
fc ＋ fb － fc +2 fb O －
fc -2 fb fc － fb
fc
fc ＋ fb
fc +2 fb
3 3
RB 103 B
2 103 每个码元内有 =2个载波波形 3 10
(2)二进制振幅键控信号的带宽B2ASK是基带信 号波形带宽的两倍